发电机主保护配置方案的设计是一个多变量复杂系统的设计问题，设计的科学性和实用性必须同时兼顾，传统的基于定性分析的设计方法无法满足上述设计要求；只进行少量的内部故障仿真计算和主保护方案灵敏度的校核，虽然所花代价不多，但无法满足对设计的科学性的要求；而在全面的内部故障仿真计算的基础上进行主保护配置方案的各种组合过于繁琐，需要提高效率并使之易于推广应用。 因此，该文的工作重点是在提出主保护配置方案的定量化设计方法以解决工程设计问题的基础上，通过对三峡左岸、平班、百色、凤滩水电站发电机和两台30万kW汽轮发电机主保护设计实例的归纳总结，将实践经验和定性分析上升为设计规则，指出应针对发电机实际可能发生的内部故障数及其类型的不同，在清楚认识各种主保护方案性能的前提下，采用不同的定量化设计过程，在定量分析的基础上决定主保护方案的取舍和构成方式以确定最终的主保护配置方案；然后以此为基础建立了一个基于规则的专家系统来实现上述设计过程的优化。通过上述主保护配置方案设计过程的优化，同时兼顾了设计的科学性和实用性要求，有助于简化并规范发电机主保护配置方案的设计工作，使该定量化设计方法能够更好地服务于工程实践。 传统设计方法落后的根源在于没有掌握发电机定子绕组内部故障的正确分析计算，因此对内部故障仿真技术的研究是主保护配置方案优化设计的理论基础。文中以许继动模实验室30kVA模拟凸极发电机为实验电机，实现了并网负载条件下应用多回路模型和场路耦合模型对内部故障的暂态仿真，并与实验进行对比，证明了两者在并网负载条件下的正确性；在对多回路暂态仿真模型进行修改的基础上，就阻尼回路的简化、槽口系数的影响等问题进行了研究。 另外，通过全面的内部故障仿真计算，实现了新型差动保护方案动作特性的科学整定、零序电流型横差保护用TA的准确选型以及对后备阻抗保护性能的正确认识等，而这些工作的完成又是定量化设计成果得以实现的有力保证。